[发明专利]用于井通信的方法和装置

说明书

本发明涉及一种方法以及一种用于在井中传送数据的井柱元件。所述井柱元件（20c）包括细长主体（80），所述细长主体界定直达通道（110）并且还包括对周围环境（91）开放的侧袋（92）；以及声频调制解调器（60），所述声频调制解调器设置于所述袋（92）中并且经配置以发射声波。所述声频调制解调器（60）经配置以从一个或多个传感器（50、52）接收电信号；将这些电信号转换成所述声波；以及当从钻柱元件（20c）外部的装置（70）中接收声音警钟时，将所述声波发射到所述细长主体（80）的壁（112）中。

技术领域

本文所揭示的标的物的实施例大体上涉及方法和系统，且更确切地说，涉及用于从井中传送数据的机构和技术。

背景技术

过去几年期间，对开发新的石油和天然气生产领域的兴趣显著增长。然而，地面基地生产领域的可用性是受限制的。因此，此行业现已扩展至在具有大量化石燃料的离岸位置钻孔。钻孔是一个复杂的过程，该过程需要了解井底部的压力和温度（以及其他参数）。

存在两种需要对井中的压力和温度进行监测的情况。第一种情况是井仍需进行钻孔，即，存在穿过井的钻孔线并且在钻孔线末端存在钻头，用于扩展井。在这种情况下，例如，如第12/363,092号美国专利申请案中所揭示（该申请案的全部内容以引用的方式并入本文中），存在从钻头流至钻探设备表面的连续泥浆柱。通过使用此连续的泥浆柱，可以使用泥浆脉冲遥测数据调制方法（例如，穿过泥浆柱传播的声波）在位于钻探设备上的传感器和计算机与位于井中的多个传感器（测量仪器）之间传送信息。

第二种情况在井处于生产阶段的时候出现，即，钻孔已结束并且井用于提取石油和/或天然气。对于这个阶段，为了了解井内发生的情况，即，压力是否足以将石油或天然气送至表面等，可以沿着井安装监测系统。此种监测系统可以是一种井内压力和温度测量系统。可以使用其他类型的监测系统来监测井中的更多或更少参数。

井中的井内压力和温度测量系统可以向其操作员提供来自贮存器的实时数据和消息，并且可以采取措施来改进贮存器排油情况、升举性能等。当执行此类变化时，井内传感系统会检验由操作员决定的动作是否对贮存器排油情况产生所需的影响。因此，井内传感有利于增加从贮存器产生的排油，并且由于不需要执行井内干预调查而节约成本。

换言之，测量系统向操作员提供改进的贮存器管理，从而增加日产量并且增加总的油田排油，强化贮存器特性、改进产品优化程度、改进用于井诊断的流量分配和实时工具。

然而，当井不活动时（由于多种原因不活动）会产生问题，因为井中的阀门（例如，井内安全阀或其他阀门）会关闭，因此不会从井的底部产生流至钻探设备或采油树的连续流体柱。在这种情况下，上述使用泥浆脉冲遥感的解决方案可能会不起作用。一些现有的解决方案使用，例如，改进的测试阀，并且压力和温度可以由基于电感耦合进行通信的电气线路装置来读取。另一解决方案是以无线方式使用电磁波或者使用声波，所述声波通过多个中继器向上重复至表面，用于将井中产生的信息传送到表面。

这些现有解决方案的缺点是它们的实施方式比较麻烦并且并不可靠。无线解决方案高度取决于地下电阻率，并且似乎无法离岸工作。或者，使用改进的测试工具或中继器会产生复杂的完成过程并且需要受过专业训练的操作员。此外，实施这些解决方案成本较高。

发明内容

因此，此行业中需要提供简单、可靠且成本效益好的系统，该系统能够将数据从井中传送到表面上，即使井中的阀门是闭合的。

用于穿过结合线将数据从井中传递到表面的现有系统比较麻烦，易于失败或者需要复杂的设备。因此，需要在井和表面的各个部件之间提供一种简单可靠的通信系统。

这些目标以及将在下文中呈现的其他目标至少部分能够由本发明来实现，本发明的目标是一种井柱元件（well string element），其包括：

-细长主体，所述细长主体界定直达的通道并且还包括对周围环境开放的侧袋；以及